Космические помощники

4 октября 1957 года был запущен первый искусственный спутник Земли, положивший начало космической эре человечества. И взлетел он с казахстанской земли, со стартовой площадки знаменитого космодрома Байконур. А 15 лет назад, правда, в июне, оттуда же был запущен первый казахстанский спутник «KAZSAT-1».

Как сейчас развивается «спутниковая» отрасль космонавтики? Об этом наш разговор с ведущим научным сот­рудником Астрофизического института им. В. Фесенкова, зав­сектором наблюдений искусственных спутников земли и информационных систем Александром Серебрянским.

Космические  помощники

– Александр Владимирович, бесспорен факт, что запуск первого искусственного спутника Земли явился огромным прорывом не только в области советской науки, это событие стало качественно новой ступенью в развитии всего человечества, заставив все остальные крупные державы, и в первую очередь Соединенные Штаты, как говорится, напрячься и принять брошенный им вызов.

– Действительно, запуск «Спутника» был, как выстрел стартового пистолета на беговой дорожке, ведь к тому времени на старте был не только СССР, но и США, и другие страны. Нам удалось стать первыми и вырваться вперед, началась самая настоящая космическая гонка. Это как раз пример здоровой конкуренции, которая привела к грандиозному скачку в развитии цивилизации в целом.

– А чьим был второй спутник?

– Тоже наш. Уже через месяц после первого запуска, 3 ноября 1957 года, СССР запустил «Спутник-2» с «космонавтом» на борту. Им была собака по кличке Лайка. Но вскоре, 1 февраля 1958 года, США запустили свой аппарат, который позволил открыть у Земли радиацион­ный Пояс Ван Аллена.

В общей сложности за один только 1958 год было запущено 8 спутников! И это были не просто ракетоносители с какой-то «полезной нагрузкой», а полноценные лаборатории. Проводилось изучение ультра­фиолетового и рентгеновского излучения, идущего от Солнца, микробиологические работы, анализ космической радиации, исследования микрометеоритов, формы Земли и ее атмосферы. В том же году был выведен на орбиту первый коммуникационный спутник SCORE. В последующем, 1959 году, было уже 14 запусков, а в 1960-м это число увеличилось до 20. В 1962 году выведен на орбиту первый геостационарный телекоммуникационный аппарат Telstar-1.

– Когда к освоению космоса присоединились другие государства?

– В 1962 году Великобритания запустила свой аппарат Ariel-1. Правда, для вывода на орбиту был использован ракетоноситель США. В том же году был осуществлен запуск с использованием американского ракетоносителя канадского спутника Alouette-1. В 1964 году запущен итальянский спутник San Marco-1, в 1965 году – Intelsat-1, который стал первым аппаратом Международного консорциума телекоммуникационных спутников.

В том же 1965 году к космической гонке присоединилась Франция со своим спутником A-1, затем Австралия в 1967 году вывела на орбиту аппарат Wresat-1 для проведения исследования поглощения солнечного излучения земной атмосферой.

В 1968 году в полет отправился первый аппарат Европейской организации исследований космоса. В 1969 году НАСА отправляет на орбиту Azur – первый аппарат, сделанный в ФРГ. В 1970-м к космическим державам присоединились Япония и Китай, запустив свои первые аппараты. В последующем все больше стран начинают проявлять интерес к освоению околоземного космического пространства.

Следующий шаг в освоении космоса сделал также Советский Союз, запустив в 1971 году первую космическую станцию «Салют-1», которая просущест­вовала до 1986 года. В 1979 году осуществило первый запуск Ariane-1 и Европейское космическое агентство.

– Насколько современные спутники отличны от первого, который так и назвали ­«ПС-1» – «Простейший Спутник-1»?

– Первые спутники были небольшими, весили порядка сот­ни килограммов и выполняли узкий круг задач по телекоммуникации, наблюдению Земли и отчасти шпионажу. В наше время аппараты уже весят до 7 тонн, мощность генерируемой энергии исчисляется десятками киловатт, а диапазон задач спутников стал настолько широким, что они фактически стали неотъемлемой частью большой развитой инфраструктуры Земли для поддержания нашей жизнедеятельности.

– Какие функции они выполняют?

– Спутники на орбите Земли дают нам доступ к быстрому обмену информацией (тот же Интернет, например), обеспечивают нам мобильную связь, включая самые труднодоступные участки Земли, поддерживают навигацию, следят за климатом. Они помогают нам в изыскании полезных ископаемых, в сельском хозяйстве, экологии, строительстве. Спутники используются даже в археологии и океанографии.

В последнее время стали быст­рыми темпами развиваться концепции «созвездий» спутников. Это, например, такие нашумевшие уже проекты, как OneWeb, Starlink. Фактически это целая органически связанная структура, охватывающая всю Землю, состоящая из многих тысяч аппаратов.

Пандемия COVID-19 показала всем нам, что мир меняется и меняется быстро. Все больше людей не ездят привычно на работу, а осуществляют свою деятельность дистанционно. И эта тенденция будет продолжаться, что в свою очередь предъявляет все больше требований к дос­тупности информации, скорос­ти ее обмена и оперативности получения.

– А когда был запущен первый казахстанский спутник? Сколько их сейчас?

– Первый казахстанский спутник «KAZSAT-1» был запущен с космодрома Байконур ракетоносителем «Протон-К» 17 июня 2006 года. Это был наш первый геостационарный спутник, предназначенный для телекоммуникаций. 15 июля 2011 года был запущен еще один геостационарный телекоммуникационный спутник «KAZSAT-2», который заменил вышедший из строя «KAZSAT-1», а 28 апреля 2014 года в полет отправился «KAZSAT-3». Двумя сутками позже, 30 апреля 2014 года, на низкую орбиту был выведен аппарат «KAZEOSAT-1», предназначенный для дистанционного зондирования Земли, ­прогноза природных катаклизмов, поиска природных ресурсов, для решения задач сельского хозяйства и безопасности Казахстана.

В том же 2014 году Казахстан запустил еще один низкоорбитальный аппарат «KAZEOSAT-2». Затем 15 февраля 2017 года – аппарат ­«AL-FARABI-1». Следующий запуск казахстанского спутника «KAZSCISAT-1» был осуществлен 30 ноября 2018 года, и в том же году, 3 декабря, был запущен «KAZSTSAT», также на низкую орбиту. Таким образом, на данный момент у Казахстана 8 аппаратов на околоземной орбите.

Космические  помощники

– Какие наблюдения за спутниками осуществляете Вы?

– У Астрофизического института имени В. Фесенкова богатая история наблюдений за искусственными спутниками Земли. Фактически они начались с первого запуска «Спутника» в составе сети станций оптических наблюдений СССР. Наш институт принимал самое активное участие в наблюдениях не только околоземных спутников, но и автоматических межпланетных станций, запус­каемых в сторону Луны, Марса и Венеры. Эти работы проводились под руководством Валерия Матягина, который в 1971 году в составе авторского коллектива был удостоен Государственной премии СССР за разработку аппаратуры, програм­много обеспечения и проведение высокоточных наблюдений искусственных спутников Земли.

Сейчас мы работаем над новым и достаточно амбициозным проектом, которым предусмат­ривается создание в Казахстане собственной системы ситуационной осведомленности в околоземном космическом пространстве.

В институте постоянно ведутся наблюдения за геостационарными объектами и астероидами, но в скором времени мы планируем расширить наши возможности, включив средства наблюдения и за низкоорбитальными объектами. Для этого усовершенствуется инфраструктура обсерватории Ассы-Тургень. Фактически ставится задача превратить ее в международный хаб для проведения астрономических наблю­дений, включая телескопы наших зарубежных партнеров. И это планы не на далекую перспективу, а на ближайшие годы.

– Александр Владимирович, а сейчас сколько спутников на орбите? Какие страны запускают их больше всего?

– Сейчас на орбите зарегист­рированных объектов искусственного происхождения порядка 24 тысяч, из них лишь порядка 5 000 – это функцио­нирующие аппараты, 15 000 – фрагменты космического мусора и еще около 3 000 нефункционирующих аппаратов. Всего же в каталоге зарегистрированных объектов искусственного происхождения в околоземном пространстве порядка 50 тысяч!

Максимальное количество аппаратов принадлежит США, затем идет СССР и РФ, на третьем месте Китай, за ним Великобритания, Япония, Индия и так далее. У Казахстана, как было сказано выше, 8 спутников. Причем сейчас все больше запусков осуществляют коммерческие, а не государственные компании.

– Какова «продолжительность жизни» спутника, и что делают с теми, которые уже отработали свой ресурс? Откуда столько космического мусора?

– Первые спутники были недолговечны. В наше время это высокотехнологичные большие комплексы, рассчитанные на многие годы эксплуатации. А некоторые аппараты живут в космосе уже не один десяток лет! Все зависит от задачи аппарата, его орбитальных параметров и запасов ресурса. Аппараты на низких орбитах по окончании своего срока работы выводятся в плотные слои атмо­сферы над удаленными и малонаселенными участками Земли (обычно это океан), где они сгорают, а несгоревшие час­ти тонут, не причиняя вреда.

Аппараты на высоких орбитах, такие как геостационарные спутники, например, при окончании срока эксплуатации или при нештатных ситуациях выводятся на так называемые орбиты захоронения. Это орбиты выше и ниже геостационарных орбит на 200 км. Но, к сожалению, не всегда это удается сделать. И не всегда это делалось! Потому количество мусора в космосе продолжает расти, и это уже становится проб­лемой мирового уровня.

– Чем грозит чрезмерное накопление на орбите этого космического мусора?

– Ну, во-первых, это повышает опасность разрушения действую­щих спутников.

– То есть, как в час пик на автодорогах из-за большого количества транспорта увеличивается опасность аварийных столкновений?

– Да, а во-вторых, большое количество мусора может привести к так называемому эффекту Кесслера, названного так в честь консультанта НАСА Дональда Кесслера. Еще более четверти века назад он опубликовал работу, в которой обос­новал несколько возможных сценариев развития ситуации с космическим мусором. Худший выглядит так: начинается цепная реакция по типу «эффекта домино» – сталкиваясь друг с другом, обломки порождают новые обломки. Этот каскад столкновений и разлет осколков уничтожат большую часть спутников и сделают околоземное пространство непригодным для навигации на многие годы.

Уже сейчас рост числа спутников и космического мусора на орбите Земли мешает наблюдениям за космосом. И тут проб­лема не только для астрономов, занимаю­щихся фундаментальными исследованиями космоса, но и для служб, обеспечивающих безопасность самих спутников, а также для систем предупреждения об угрожающем приближении астероидов. Другими словами, за «завесой из космического мусора» мы можем в какой-то момент не заметить приближение опасности.

– Но ведь что-то надо делать? Искать, например, эффективные способы борьбы с этим космическим мусором.

– Кое-что, конечно, делается. Например, в 1993 году рядом космических агентств был создан Межведомственный координационный комитет по косми­ческому мусору (IADC). Им предложено немало проектов, которые можно разделить на «активные» и «пассивные».

К «пассивным» относятся такие технологии, которые закладываются в аппарат заранее, еще до вывода его на орбиту. И как только объект заканчивает свой срок работы на орбите, в нем включаются специальные процессы, которые приводят к безопасному выводу с орбиты.

К «активным» технологиям относятся те, которые подразумевают внешнее воздействие на космический мусор. Их развитием занимаются ведущие аэрокосмические агентства. Предлагаются разные способы, например, использование аппарата с «щупальцами», которыми он мог бы захватывать фрагменты мусора, а затем, войдя с ним в плотные слои атмосферы, сгорать в ней. Или планируют использовать для сбора космического мусора сети и гарпуны. Но пока все это еще в разработках.

– А вот интересно, не фиксировали ли институтские наблюдения за околоземной орбитой каких-либо неопознанных объектов? Верите ли Вы в НЛО, или это чистой воды выдумка?

– А что такое НЛО? Это просто неопознанный объект. Часто их удается «опознать», и они перестают быть НЛО. Но мы, конечно, понимаем, что под НЛО читатели подразумевают космический аппарат внеземной цивилизации. Сам я несколько лет проработал в обсерватории наблюдателем и много ночей проводил, всматриваясь в ночное небо, но ни разу «летающих тарелок» не видел.

Верю ли я в существование внеземных цивилизаций? Да, верю. Трудно представить, что мы одни во Вселенной. Даже в одной нашей Галактике насчитывается сотни миллиардов звезд. Уже сейчас нам известно более 4 000 экзопланет, то есть планет за пределами Солнечной системы, у других звезд, которые потенциально пригодны для жизни. Еще приблизительно 7 000 планет ждут подтверждения своего сущест­вования, часть из которых, видимо, обладает атмосферами с признаками в ней воды. Другими словами, Вселенная показывает нам, что разумная жизнь где-то вполне возможна. Вопрос лишь в том, смогут ли наши цивилизации пересечься во времени так, чтобы мы были «разговорчивы» друг с другом, чтобы находились на относительно равных этапах развития.

В противном случае одному из нас будет «не сильно интересно», а второй просто «не поймет». С точки зрения времени существования Вселенной этот временной интервал чрезвычайно узок и попасть в него сложно. Возможно, этим и объясняется «тишина» вокруг нас. Мы просто еще не нашли своего «собеседника».

При этом должен сказать, что без освоения космоса будущего у человечества нет по целому ряду причин. Космос обладает неогра­ниченными ресурсами, удивительными загадками, разгадка которых сулит человечеству совершенно невероятные высоты развития. Оставаться на Земле – это все равно что провести всю свою жизнь в однокомнатной квартире, не выходя на улицу.

– Как тут не вспомнить пророческие слова Константина Циолковского о том, что Земля – колыбель человечест­ва, но нельзя вечно жить в колыбели.